가스기능장 준비 (6장 가스 발생설비의 구조 - 1)

1. 냉동 사이클

1) 냉동의 원리

자연 냉동 : 열을 흡수하는 방법으로 물리적 자연현상에 의한 것.

기계적 냉동 : 기계적인 일이나 열을 이용하여 주위 물체에서 열을 빼앗음으로써 그 주위 온도보다 낮은 온도로 냉각시키는 방법이다.

- 증기 압축식 냉동장치의 구성요소 및 특징

압축기 : 저온 저압의 냉매가스를 응축, 액화하기 쉽도록 압축하여 응축기로 보내는 역할을 한다.

응축기 : 고온, 고압의 냉매가스를 공기나 물을 이용하여 응축, 액화시키는 역할을 한다.

팽창 밸브 : 고온, 고압의 냉매액을 증발기에서 증발하기 쉽도록 하기 위하여 저온, 저압의 액으로 교축 팽창시키는 역할을 한다.

증발기 : 팽창밸브에서 압력과 온도를 내린 저온, 저압의 액체 냉매가 피냉각 물체로부터 열을 흡수하여 증발함으로써 저온, 저압의 가스가 되어 냉동의 목적을 직접적으로 이루는 부분이다.

- 흠수식 냉동장치 : 흡수기, 발생기, 응축기, 증발기

2) 냉매

2-1) 1차 냉매(직접 냉매)

냉동장치를 순환하면서 상태변화에 의한 잠열에 의하여 열을 운반하는 냉매.

2-2) 2차 냉매(간접 냉매)

브라인이라 하며 배관을 순환하면서 온도 변화에 의한 감열 상태로 열을 운반하는 것.

2-3) 냉매의 구비조건

- 물리적 조건

대기압 이상, 상온에서 응축, 액화가 쉬울 것.

응고점이 낮고 임계온도가 높을 것.

증발 잠열이 크고 기체의 비체적이 적을 것.

오일과 냉매가 작용하여 냉동장치에 악영향을 미치지 않을 것.

점도가 적고, 전열이 양호하고 표면장력이 적을 것.

누설 발견이 쉬울 것.

수분 함유 시에도 장치 내 악영향을 미치지 않을 것.

비열비가 적을 것.

전기적  절연내력이 크고, 전기적 절연물질을 침식시키지 말 것.

열화, 폭발성이 없을 것.

- 화학 조건

화학적으로 결합이 양호하고 분해하지 말 것.

패킹 재료에 악영향을 미치지 말 것.

금속에 대한 부식성이 없을 것.

인화 및 폭발성이 없을 것.

- 생물학적 조건

인체에 무해할 것.

누설 치 냉장품에 손상을 주지 말 것.

악취가 없을 것.

2-4) 암모니아 냉매의 특징

- 장점

냉매 중 증발 잠열이 커서 냉동 효과가 좋으며 열 전도율이 좋고 점도가 적당하다.

가격이 저렴하고 증발 압력, 응축 압력, 임계온도 및 응고점이 적당하다.

물에는 잘 용해되나 오일에는 용해되지 않는다.

이산화황과 접촉하면 흰 연기가 발생되기 때문에 누설 발견이 쉽다.

- 단점

동 및 동합금을 부식시킨다.

가연성 가스이며, 독성가스이다.

냉동 능력당 소요 체적이 적고 냉매 순환 조절이 어렵다.

증기의 비체적이 프레온보다 크다.

전기 전열성이 나쁘며, 밀폐식 압축기에 부적당하다.

비열비가 1.31로 크다.

- 암모니아 누설 검지법

자극성이 있어 냄새로서 알 수 있다.

유황, 염산과 접촉하면 흰 연기가 발생한다.

적색 리트머스지가 청색으로 변한다.

페노프탈렌 시험지가 백색에서 갈색으로 변한다.

네슬러시약이 미색→황색→갈색으로 변한다.

- 유타액 현상

암모니아 냉동장치에서 크랭크 케이스 내로 다량의 수분이 침입하면 수분과 암모니아가 작용하여 생성한 수산화암모늄이 윤활유를 미립자로 분해시켜 윤활유의 빛이 우윳빛으로 변하고 윤활유 점도가 저하되는 현상.

2-5) 프레온 냉매의 특징

- 구성요소 : 탄소, 수소, 염소, 불소 원자의 화합물이다.

- 장점

독성이 없고 무색, 무취, 무미하다.

윤활유와 잘 용해하며, 물과는 용해하지 않는다.

전기절연성이 좋아 밀폐식 압축기에 적당하다.

비열비가 작아 토출 가스 온도가 높지 않다.

- 단점

전열 작용이 암모니아보다 나쁘다.

천연고무와 패킹을 부식시킨다.

마그네슘을 부식시킨다.

800도 정도에서 포스겐을 생성하고 오존층 파괴물질을 생성한다.

- 프레온 누설 검지법

비눗물을 이용한다.

헤라이드 토치를 이용하여 불꽃색 변화를 이용한다. (누설이 없을 때 : 파란 불꽃, 소량 누설 : 녹색 불꽃, 다량 누설 : 자색 불꽃, 과량 누설 : 꺼진다)

할로겐족 원소는 전자 누설 검지를 이용한다.

- 동부착 현상

프레온계 냉매를 사용하는 냉동장치에서 동이 오일에 용해하며 그 용해한 동이 다시 금속의 표면에 부착되는 현상

- 오일 포밍 현상

프레온 냉동장치에서 압축기 정지 시 프레온 냉매가 크랭크 케이스 내의 오일 중에 용해되어 있다가 압축기 기동 시 크랭크 케이스내의 압력이 급격히 낮아짐으로 인하여 오일 중에 용해되어 있던 냉매가 급격히 증발하여 유면이 요동하고 거품이 발생되는 현상.